CN103905077B - 电子装置与其天线调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子装置与其天线调整方法。所述电子装置包括天线、金属边框、感测电路、控制电路以及至少一调整电路。金属边框环绕在电子装置的基板的四周。感测电路设置在基板上，并包括多个感测元件，其中每一个感测元件用以检测在金属边框的周围是否存在一物体，且感测电路依据这些感测元件的检测结果而决定是否传送这些感测元件所产生的多个感测信号。控制电路依据这些感测信号查询握姿对照表，并产生控制信号。至少一调整电路电性连接天线，并且依据控制信号调整天线的共振频率。

Description

电子装置与其天线调整方法

技术领域

本发明是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种具有金属边框的电子装置与其天线调整方法。

背景技术

随着电子装置的外型设计越来越多样化，以金属边框作为电子装置的部分外壳的情形也更加普及。一般来说，选用金属边框的原因不外乎是基于金属本身独特的质感，其是一般的塑料等材料所无法比拟的。

但是，金属边框具有导电性(conductivity)，且电子装置内部的天线的辐射特性很容易受到其周围的金属或导体物质的影响。因此，当使用者的手指接触或靠近电子装置的金属边框时，很容易因额外的电流或电压变化而对电子装置内部的天线产生不良影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电子装置与其天线调整方法，可有效地降低金属边框对天线造成的影响。

本发明提出一种电子装置，所述电子装置包括天线、金属边框、感测电路、控制电路以及至少一调整电路。金属边框环绕在电子装置的基板的四周。感测电路设置在基板上，并包括多个感测元件，其中每一个感测元件用以检测在金属边框的周围是否存在一物体，且感测电路依据这些感测元件的检测结果而决定是否传送这些感测元件所产生的多个感测信号。控制电路依据这些感测信号查询握姿对照表，并依据查询结果产生控制信号。至少一调整电路电性连接天线，并且依据控制信号调整天线的共振频率。

本发明另提出一种天线调整方法，适用于包括天线、金属边框与多个感测元件的电子装置。所述天线调整方法包括下列步骤。通过这些感测元件检测在金属边框的周围是否存在一物体。依据这些感测元件的检测结果而决定是否传送这些感测元件所产生的多个感测信号。依据这些感测信号查询握姿对照表，并依据查询结果产生控制信号。依据控制信号调整天线的共振频率。

基于上述，本发明的电子装置与天线调整方法，可在检测到物体接触或靠近电子装置的金属边框时，根据检测结果判断是否输出相对应的感测信号。然后，根据感测信号获得控制信号，并根据控制信号来调整电子装置的天线的共振频率。由此，可有效地降低因物体(例如，使用者的手)触碰或靠近电子装置的金属边框时，对电子装置的天线造成的不良影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所示出的电子装置的功能方块图；

图2为根据本发明一实施例所示出的电子装置的部分结构示意图；

图3A为根据本发明一实施例所示出的电子装置的右手握姿的示意图；

图3B为根据本发明一实施例所示出的电子装置的左手握姿的示意图；

图4为根据本发明一实施例所示出的第一调整电路的示意图；

图5为根据本发明另一实施例所示出的第二调整电路的示意图；

图6为根据本发明又一实施例所示出的第二调整电路的示意图；

图7为根据本发明另一实施例所示出的电子装置的部分结构示意图；

图8为根据本发明一实施例所示出的天线调整方法的流程示意图。

附图标记说明：

10、70：电子装置；

11、71：天线；

111：馈入端；

112：接地端；

12：金属边框；

13：感测电路；

131_1～131_n、741_1～741_8：感测元件；

132：判断单元；

14：控制电路；

141：处理单元；

142：控制单元；

15：调整电路；

151：第一调整电路；

1511：匹配元件；

1512_1～1512_3、1522_1～1522_3、6522_1～6522_3：谐振元件；

1513、1523、6523：切换元件；

152、652、75：第二调整电路；

16、76：接地元件；

17：信号源

21、73：基板；

211、731：净空区域；

411～413、511～513、611～613：切换元件的第一端；

42、52、62：切换元件的第二端；

711：馈入部；

712：寄生部；

7311：支撑件；

721、722：边框元件；

761、762：间隙；

C41、C42、C51、C52：电容；

CS：控制信号；

L41、L42、L51、L52、L61、L62、L63：电感；

S802～S808：本发明一实施例的天线调整方法各步骤。

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例所示出的电子装置的功能方块图。图2为根据本发明一实施例所示出的电子装置的部分结构示意图。请参照图1与图2，电子装置10包括天线11、金属边框12、感测电路13、控制电路14、调整电路15、接地元件16以及信号源17。在本实施例中，电子装置10例如是手机(cellphone)、个人数字助理(PersonalDigitalAssistant，PDA)、智能手机(smartphone)、电子书(electronicbook)、游戏机(gamemachine)或平板电脑(TabletPC)等各种便携式电子装置或移动通信装置

如图2所示，接地元件16是设置在基板21的一表面上。此外，基板21的该表面上没有设置接地元件16的区域将视为净空区域211，且天线11是设置在净空区域211中。在本实施例中，天线11例如是平面倒F型天线(planarinverted-Fantenna，PIFA)或环形天线(loopantenna)...等具有馈入端111与接地端112的天线。然而，在另一实施例中，天线11还可以是单极天线(monopoleantenna)等仅具有馈入端111的天线，本发明并不对天线11的种类进行限制。

金属边框12环绕在基板21的四周。在本实施例中，金属边框12例如是电子装置10的壳体的一部分。例如，若电子装置10具有上壳体与下壳体，则金属边框12可以是上壳体或是下壳体的一部分，或是设置于上壳体与下壳体之间。此外，可利用金属边框12的金属特性(例如，金属光泽)提升电子装置10本身的质感。然而，在另一实施例中，部分的金属边框12也可以被作为天线11的一部分，相关实施细节容后详述。

感测电路13设置在基板21上，并可包括感测元件131_1～131_n，且感测元件131_1～131_n的数量可视成本、实际应用或设计上的需求而定。以图2中的感测元件131_1～131_8为例，感测元件131_1～131_8例如是设置在基板21上，且分别邻近或紧靠在金属边框12。由此，感测元件131_1～131_n将可用以检测金属边框12上或是其周围是否存在物体。在此提及的物体可以是人体(例如，手指及/或手掌)或各种导体物质。举例来说，当使用者握持电子装置10时，使用者的手指及/或手掌可能会触碰到金属边框12。当使用者的手指及/或手掌接近或触碰到金属边框12时，感测元件131_1～131_8将会产生对应的感应信号。

值得一提的是，图2中的感测元件131_1～131_8仅为感测元件131_1～131_n的一种实施范例。在其他的实施例中，若欲提高检测的精确度，则可通过增加感测元件131_1～131_8的数量或改变感测元件131_1～131_8的设置位置(例如，更靠近金属边框12)来达成。此外，感测元件131_1～131_n的种类与实施方式也可以视实际应用或设计上的需求而定。例如，在本实施例中，感测元件131_1～131_n可以是电容式感测元件。

然后，感测电路13依据感测元件131_1～131_n的检测结果而决定是否传送感测元件131_1～131_n的感测信号至控制电路14。举例来说，感测电路13还可包括一判断单元132，用以依据感测元件131_1～131_n的检测结果，来判断金属边框12的周围是否存在物体。当判断单元132的判断结果为金属边框12的周围存在物体时，判断单元132会将来自感测元件131_1～131_n的感测信号传送至控制电路14。反之，若判断单元132判断金属边框12的周围没有存在物体时，则判断单元132持续接收感测元件131_1～131_n的检测结果并执行上述判断步骤。

在本实施例中，当部分或全部的感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)所产生的感测信号的大小或是变动量大于一门限值时，则表示金属边框12的周围有物体存在，或有物体接触到金属边框12(例如，使用者的手指触碰到部份的金属边框12)。此时，判断单元132会将来自感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)的感测信号传送至控制电路15。换言之，可通过分析这些感测信号就可以得知上述物体(例如，手指)与金属边框12之间大概的距离及/或接触点位置等。

举例来说，图3A为根据本发明一实施例所示出的电子装置的右手握姿的示意图，而图3B为根据本发明一实施例所示出的电子装置的左手握姿的示意图。

请先参照图3A，当使用者以右手握住或持有电子装置10时，感测元件131_2～131_4、131_6与131_7的感测信号可能会大于上述门限值。请再参照图3B，当使用者以左手握住或持有电子装置10时，则来自感测元件131_2、131_3与131_6～131_8的感测信号可能会大于上述门限值。换言之，通过分析来自感测元件131_1～131_8的感测信号，则可大概判断使用者握住或持有电子装置10的方式。

换言之，在本实施例中，感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)会因应使用者不同的握姿而产生不同的感测信号，进而使得感测电路(例如，感测电路13)所输出的感测信号也会有所差异。因此，感测信号可作为辨识使用者对于电子装置的握姿而用。此外，除了左手握姿与右手握姿的不同外，由于每个人的手掌大小、手指长度以及使用习惯等不尽然相同，而这些差异也会导致感测元件131_1～131_n对应地产生不同的感测信号。

请再次参照图1，在不同的握姿下，感测电路13会传送不同的感测信号至控制电路14。因此，控制电路14会对感测信号进行分析，以产生对应目前的握姿或手握状态的握姿状态信号。举例来说，握姿对照表(hand-statuscomparisontable)记录着多个预设的握姿状态信号与多个预设的控制信号之间的对应关系，其中所述多个预设的握姿状态信号是用以表示多种不同的手部握姿，且所述多个预设的控制信号是在不同手部握姿下用以调整天线11的控制信号。换言之，通过查询握姿对照表，控制电路14即可根据感测信号而获得并产生对应的控制信号。

在本实施例中，握姿对照表例如是存储在电子装置10的存储器中，且此存储器例如是各种非易失性存储器(non-volatilememory)或其组合。此外，上述存储器也可以是包含在控制电路14中，本发明不对握姿对照表的存储方式与存储位置进行限制。

此外，控制电路14可以包括处理单元141与控制单元142。处理单元141用以接收感测信号，并根据此感测信号产生握姿状态信号。然后，控制单元142可根据此握姿状态信号查询握姿对照表，并依据查询结果产生相对应的控制信号。换言之，处理单元141可根据感测信号产生用以查询握姿对照表的握姿状态信号，然后再由控制单元142获得对应在此握姿状态信号的控制信号。

调整电路15电性连接天线11，并用以接收来自控制电路14的控制信号。此外，调整电路15可依据控制信号调整天线11的共振路径长度，进而改变天线11的共振频率。由此，将可减少因物体(例如，手指)接触或靠近金属边框12所产生的干扰信号或噪声对天线11造成的不良影响。

详言之，在本实施例中，天线11包括馈入端111与接地端112。其中，天线11的馈入端111用以接收信号源17所提供的馈入信号，且天线11的接地端112电性连接至接地元件16。此外，调整电路15可通过改变天线11的馈入端111与信号源17之间的等效路径，或是通过改变天线11的接地端112与接地元件16之间的等效路径，来达到调整天线11的共振路径长度的目的。又或是，调整电路15也可通过同时改变馈入端111与信号源17之间的等效路径以及接地端112与接地元件16之间的等效路径，来达到调整天线11的共振路径长度的目的。

举例来说，在图1实施例中，调整电路15包括第一调整电路151与第二调整电路152。首先，以第一调整电路151来看，第一调整电路151电性连接在信号源17与天线11的馈入端111之间。当第一调整电路151接收到由控制电路14发送的控制信号时，第一调整电路151可根据此控制信号适应性地调整天线11的共振路径长度。

更详细地来看，图4为根据本发明一实施例所示出的第一调整电路的示意图。请参照图4，第一调整电路151包括匹配元件1511、谐振元件1512_1～1512_3以及切换元件1513。

匹配元件1511电性连接信号源17，用以使信号源17的阻抗匹配于谐振元件1512_1～1512_3的阻抗。谐振元件1512_1～1512_3的第一端分别电性连接匹配元件1511，而谐振元件1512_1～1512_3的第二端分别电性连接切换元件1513的第一端411～413。此外，切换元件1513的第二端42则电性连接天线11的馈入端111。

在本实施例中，谐振元件1512_1～1512_3可由电容、电感或是上述元件的任意组合所构成，而可分别用以改变天线11的共振路径。举例来说，以图4为例，谐振元件1512_1包括电容C41，谐振元件1512_2包括电感L41，并且谐振元件1512_3包括电容C42与电感L42，且谐振元件1512_1～1512_3中的电容及/或电感的数量可视实际应用或设计上的需求而加以调整，本发明不对其限制。

切换元件1513用以根据控制信号CS将第二端42导通至第一端411～413的其一。此外，当切换元件1513依据控制信号CS将其第二端42导通至第一端411时，匹配元件1511与馈入端111之间的导通路径将被切换至谐振元件1512_1所在的导通路径，以利用谐振元件1512_1来调整天线11的共振路径。此外，天线11与信号源17已于图1的实施例中说明过，故在此不再赘述。

请再次参照图1，第二调整电路152电性连接在接地元件16与天线11的接地端112之间。以下将接续介绍第二调整电路152的实施细节。

举例来说，图5为根据本发明一实施例所示出的第二调整电路的示意图。请参照图5，第二调整电路152包括谐振元件1522_1～1522_3以及切换元件1523。

谐振元件1522_1～1522_3的第一端电性连接至接地元件16，而谐振元件1522_1～1522_3的第二端电性连接切换元件1523的第一端511～513。此外，切换元件1513的第二端52电性连接天线11的接地端112。在本实施例中，谐振元件1522_1～1522_3可由电容、电感或是上述元件的任意组合所构成，而可分别用以改变天线11的共振路径。举例来说，以图5为例，谐振元件1522_1包括电容C51，谐振元件1522_2包括电感L51，并且谐振元件1522_3包括电容C52与电感L52，且谐振元件1522_1～1522_3中的电容及/或电感的数量可视实际应用或设计上的需求而加以调整，本发明不对其限制。

切换元件1523用以根据控制电路14所发出的控制信号CS将第二端52导通至第一端511～513的其一。举例来说，当切换元件1523依据控制信号CS将其第二端52导通至第一端511时，接地元件16与接地端112之间的导通路径将被切换至谐振元件1522_1所在的导通路径，以利用谐振元件1522_1来调整天线11的共振路径。此外，天线11以及接地元件16同样已在图1的实施例中说明过，故在此不再赘述。

又例如，图6为根据本发明另一实施例所示出的第二调整电路的示意图。在此实施例中，第二调整电路652包括谐振元件6522_1～6522_3以及切换元件6523。

谐振元件6522_1～6522_3的第一端电性连接接地元件16，且谐振元件6522_1～6522_3的第二端电性连接切换元件6523的第一端611～613。此外，切换元件6513的第二端62电性连接天线11的接地端112。在本实施例中，谐振元件6532_1包括电感L61，谐振元件6532_2包括电感L62，并且谐振元件1532_3包括电感L63，其中电感L61～L63分别具有不同的电感值，且电感值由小至大依序为电感L61、L62以及L63。其中，谐振元件6522_1～6522_3所产生的等效路径的长度分别正比于其内部电感L61～L63的电感值。因此，当切换元件6513的第二端62依序导通至其第一端611～613时，天线11的共振频率将会逐一往低频移动。

请再次参照图1，在本实施例中，调整电路15可以同时包括第一调整电路151与第二调整电路152。然而，在另一实施例中，调整电路15也可以仅包括第一调整电路151或第二调整电路152，视实际应用或设计上的需求而定，本发明不对其限制。

另一方面，在天线与金属边框的配置上，本发明并不以图2的实施例中的配置方式为限。在另一实施例中，部分的金属边框也可以作为天线的一部分。

举例来说，图7为根据本发明另一实施例所示出的电子装置的部分结构示意图。请参照图7，在本实施例中，电子装置70的金属边框包括边框元件721与边框元件722，且边框元件721与边框元件722之间具有间隙761与间隙762。此外，天线71包括馈入部711、寄生部712以及边框元件721。

电子装置70具有基板73，而可将馈入部711与寄生部712设置在基板73上。类似于图2的基板21，基板73同样可以包括净空区域731(类似于净空区域211)，以将馈入部711与寄生部712设置在净空区域731中。举例来说，在本实施例中，馈入部711与寄生部712可被设置在净空区域731中的支撑件7311上。

在本实施例中，馈入部711的第一端(例如，天线71的馈入端)朝向间隙762，并且用以接收馈入信号，而馈入部711的第二端为开路。寄生部712的第一端通过连接部77与边框元件721电性连接，以使边框元件721成为天线71的一部分。此外，寄生部712的第二端(例如，天线71的接地端)通过第二调整电路75电性连接至接地元件76。由此，通过馈入部711与边框元件721的相互耦合，天线71即可作为一环形天线。

此外，感测元件741_1～741_8与第二调整电路75分别类似于图2中的感测元件131_1～131_8与图1中的第二调整电路152，故在此不再赘述。类似地，电子装置70也可将控制电路(例如，控制电路14)设置在基板73上，以执行对于第二调整电路75的控制。

图8为根据本发明一实施例所示出的天线调整方法的流程示意图。以下搭配图1与图2的电子装置10来对本实施例的天线调整方法各步骤进行说明。请同时参照图1、图2以及图8，在步骤S802中，通过感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)检测在金属边框12的周围是否存在物体。举例来说，当使用者握持电子装置10时，使用者的手指及/或手掌可能会触碰到金属边框12。此外，当使用者的手指及/或手掌接近或触碰到金属边框12时，感测元件131_1～131_8会发出相对应的感应信号。

接着，在步骤S804中，依据感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)的检测结果而决定是否传送感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)所产生的感测信号。例如，由判断单元132将感测元件131_1～131_n(例如，感测元件131_1～131_8)所产生的感测信号传送至控制电路14。

然后，在步骤S806中，控制电路14依据上述感测信号查询握姿对照表，并依据查询结果产生控制信号。接着，在步骤S808中，由调整电路15依据控制信号调整天线11的共振路径，进而调整天线11的共振频率。举例来说，调整电路15可通过改变天线11的馈入端111与信号源17之间的等效路径，或是通过改变天线11的接地端112与接地元件16之间的等效路径，来达到调整天线11的共振路径长度的目的。又或是，调整电路15也可通过同时改变馈入端111与信号源17之间的等效路径以及接地端112与接地元件16之间的等效路径，来达到调整天线11的共振路径长度的目的。

对于上述天线的共振频率调整方法中的实施细节，也可由上述的实施例获得足够的教示、建议与实施说明，在此不再赘述。此外，上述天线的共振频率调整方法也适用于电子装置70。

综上所述，本发明的实施例中的电子装置与其天线调整方法，可在检测到物体接触或靠近电子装置的金属边框时，根据检测结果判断是否输出相对应的感测信号。并且，可通过查表的方式根据感测信号获得相应的控制信号，进而根据控制信号来调整电子装置中天线的共振频率。由此，本发明将可有效地减少因使用者的手触碰或靠近电子装置的金属边框时，对电子装置的天线造成的不良影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：

一天线；

一金属边框，环绕在该电子装置的一基板的四周；

一感测电路，设置在该基板上，并包括多个感测元件，其中每一所述感测元件用以检测在该金属边框的周围是否存在一物体，且该感测电路依据所述感测元件的检测结果而决定是否传送所述感测元件所产生的多个感测信号；

一控制电路，依据所述感测信号查询一握姿对照表，并依据查询结果产生一控制信号；以及

至少一调整电路，电性连接该天线，并且依据该控制信号调整该天线的共振频率，其中该至少一调整电路包括一第一调整电路，且该第一调整电路电性连接在该天线的一馈入端与一信号源之间，并依据该控制信号调整该馈入端与该信号源之间的等效路径。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包括：

一处理单元，对所述感测信号进行一运算处理，并产生一握姿状态信号；以及

一控制单元，用以根据该握姿状态信号查询该握姿对照表，并依据查询结果产生该控制信号。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该第一调整电路包括：

一匹配元件，电性连接该信号源；

多个谐振元件，其第一端电性连接该匹配元件；以及

一切换元件，该切换元件的多个第一端电性连接所述谐振元件的第二端，该切换元件的第二端电性连接该天线的该馈入端，并且该切换元件用以根据该控制信号将该切换元件的第二端导通至该切换元件的所述第一端的其一。

4.一种天线调整方法，其特征在于，适用于包括一天线、一金属边框与多个感测元件的一电子装置，并包括：

通过所述感测元件检测在该金属边框的周围是否存在一物体；

依据所述感测元件的检测结果而决定是否传送所述感测元件所产生的多个感测信号；

依据所述感测信号查询一握姿对照表，并依据查询结果产生一控制信号；以及

依据该控制信号调整该天线的共振频率，其中依据该控制信号调整该天线的共振频率的步骤包括：

依据该控制信号调整该天线的一馈入端与该电子装置中一信号源之间的等效路径，其中该信号源用以提供一馈入信号至该天线。

5.根据权利要求4所述的天线调整方法，其特征在于，依据所述感测信号查询该握姿对照表，并依据查询结果产生该控制信号的步骤包括：

对所述感测信号进行一运算处理，并据以产生一握姿状态信号；以及

根据该握姿状态信号查询该握姿对照表，并依据查询结果产生该控制信号。

6.一种电子装置，其特征在于，包括：

一天线；

一金属边框，环绕在该电子装置的一基板的四周；

一感测电路，设置在该基板上，并包括多个感测元件，其中每一所述感测元件用以检测在该金属边框的周围是否存在一物体，且该感测电路依据所述感测元件的检测结果而决定是否传送所述感测元件所产生的多个感测信号；

一控制电路，依据所述感测信号查询一握姿对照表，并依据查询结果产生一控制信号；以及

至少一调整电路，电性连接该天线，并且依据该控制信号调整该天线的共振频率，其中该至少一调整电路包括一第二调整电路，且该第二调整电路电性连接在该天线的一接地端与一接地元件之间，并依据该控制信号调整该接地端与该接地元件之间的等效路径。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该控制电路包括：

一处理单元，对所述感测信号进行一运算处理，并产生一握姿状态信号；以及

一控制单元，用以根据该握姿状态信号查询该握姿对照表，并依据查询结果产生该控制信号。

8.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该第二调整电路包括：

多个谐振元件，所述谐振元件的第一端电性连接该接地元件；以及

一切换元件，该切换元件的多个第一端电性连接所述谐振元件的第二端，该切换元件的第二端电性连接该天线的该接地端，并且该切换元件用以根据该控制信号将该切换元件的第二端导通至该切换元件的所述第一端的其一。

9.一种天线调整方法，其特征在于，适用于包括一天线、一金属边框与多个感测元件的一电子装置，并包括：

通过所述感测元件检测在该金属边框的周围是否存在一物体；

依据所述感测元件的检测结果而决定是否传送所述感测元件所产生的多个感测信号；

依据所述感测信号查询一握姿对照表，并依据查询结果产生一控制信号；以及

依据该控制信号调整该天线的共振频率，其中依据该控制信号调整该天线的共振频率的步骤包括：

依据该控制信号调整该天线的一接地端与该电子装置中一接地元件之间的等效路径。

10.根据权利要求9所述的天线调整方法，其特征在于，依据所述感测信号查询该握姿对照表，并依据查询结果产生该控制信号的步骤包括：

对所述感测信号进行一运算处理，并据以产生一握姿状态信号；以及

根据该握姿状态信号查询该握姿对照表，并依据查询结果产生该控制信号。